Estudo da resistência de ligantes à base de cimento de aluminato de cálcio a ambientes ácidos

Abstract

O cimento de aluminato de cálcio (CAC) é comumente utilizado em meios mais agressivos para as argamassas, pois este cimento é conhecido por ser mais resistente nestas condições quando comparado com o cimento Portland (OPC). Desta forma, o CAC é muito utilizado na formulação de argamassas de junta, uma vez que estas encontram-se mais expostas a ambientes agressivos. Neste estudo, pretendeu-se avaliar a resistência química de uma argamassa de junta constituída por CAC e tripolifosfato de sódio (TPF−Na), considerando que a sua combinação previne a expansão descontrolada durante a imersão em água. Para este efeito, mergulharam-se 5 provetes em diferentes soluções aquosas de ácidos, inorgânicos e orgânicos, durante 35 dias. Especificamente, testou-se o efeito dos ácidos clorídrico, fosfórico, acético, láctico e cítrico. Inicialmente prepararam-se soluções com pH 3,5 e, posteriormente, prepararam-se soluções com pH 2,3 para três dos ácidos, de forma a verificar a influência do pH e, consequentemente, da concentração do ácido, na degradação dos provetes. Todas as soluções foram renovadas ao longo dos 35 dias e realizadas medições de massa e de volume a todos os provetes. Os resultados obtidos permitiram verificar que apenas há degradação dos provetes que se encontravam nas soluções dos ácidos acético e láctico com pH 2,3. Após os 35 dias realizaram-se testes de resistência à compressão aos provetes, tendo-se verificado que os provetes mergulhados em soluções de ácidos apresentam maiores resistências, entre 36 e 54 MPa, quando comparados com o provete padrão, que apresenta uma resistência de 34,76 MPa. Além destes ensaios de resistência, as amostras foram analisadas por termogravimetria acoplada com calorimetria diferencial de varrimento (TG−DSC), difração de raios X (XRD) e espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FT−IR). A análise por TG−DSC foi realizada para verificar quais as fases do cimento após imersão nas soluções de ácidos, comparando assim com o provete padrão. Com esta comparação verificou-se a existência da fase C-A-P-H em todos os provetes. No entanto, a fase AH3, que resulta do consumo de C3AH6 pelo ataque ácido, só se revelou nos provetes após imersão. De seguida, a análise por XRD visava verificar a presença dos sais, o que não foi possível devido à sua baixa concentração, mas permitiu a identificação das fases CA e CA2. Por último, a espectrometria de FT−IR foi utilizada com a finalidade de avaliar a presença dos sais nas suspensões guardadas ao 14º dia de imersão. Apesar dos resultados terem sido inconclusivos, esta análise permitiu identificar a presença de formiato de cálcio lixiviado da argamassa, assim como, detetar algumas diferenças nas suspensões nomeadamente a pH mais baixo, em que o anião parece estar exclusivamente sob a forma de ião acetato.

Calcium aluminate cement (CAC) is commonly used in aggressive media for mortars and is very well known to be more resistant to those conditions when compared with Portland cement (OPC). Thus, CAC is widely used in the formulation of joint mortars, as these are more exposed to aggressive environments. The purpose of this study was to assess the chemical resistance of a joint mortar, that is constituted by CAC and sodium tripolyphosphate (TPF−Na), since this combination prevents the uncontrolled expansion that occurs when the mortar is immersed in water. In order to do this, five specimens were immersed in different acid solutions for a period of 35 days, using both inorganic and organic acids. Specifically, hydrochloric, phosphoric, acetic, lactic and citric acids have been used. Initially acid solutions were prepared with a pH of 3,5 and then for three of the acids, new solutions were prepared with a pH of 2,3 to verify the pH influence and, consequently that of the acid concentration on specimens degradation. For a period of 35 days the solutions were renewed daily and the mass and volume were measured. The results obtained showed that specimens degradation only occurred for those that were immersed in acetic and lactic acid with pH of 2,3. After the 35 day period, the specimens were submitted to compression tests and it was possible to verify that specimens immersed in acid solutions showed better resistances, between 36 and 54 MPa, when compared with ones that weren’t immersed, which presented a resistance of 34,76 MPa. In addition to these tests, the specimens were analysed by thermogravimetry coupled with differential scanning calorimetry (TG−DSC), X-ray diffraction (XRD) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT−IR). The first one was used to check the differences between the phases present in the immersed and non immersed specimens. With this, it was possible to verify the presence of the C-A-P-H phase in all specimens. However, the AH3 phase is only present in the specimens that have been immerse, due to the consumption of the C3AH6 phase associated with the acid attack. Then, XRD was used aiming at detecting the presence of salts on specimens pores which proved impossible. Yet, the results obtained allowed the identification of the CA and CA2 phases. Finally, FT−IR spectroscopy was used to investigate the presence of salts in suspensions collected on the 14𝑡ℎ day of immersion. Although, the results were inconclusive, it was possible to identify the presence of calcium formiate leached from the mortar. In addition, these spectra revealed some differences between the acetic acid with pH of 3,5 and 2,3, suggesting that the anion is totally in the form of acetate ion at lower pH.